Bodenstation für einen Pico

Projektarbeit Technische Informatik im WS 2011/2012
Dozent:
Projektpate:
Prof. Dr.-Ing. Thorsten Schöler
Prof. Dr.-Ing. Baeten
Studienschwerpunkt:
Gruppenprojekt:
Kontakt:
Technische Informatik
8 Studierende
[email protected]
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Thema:
Konzeption einer Bodenstation für den Betrieb eines Pico-Satelliten
1. Ziel
Vorstudie für den Bau einer Bodenstation für den Betrieb eines Pico-Satelliten
In dieser Arbeit soll ein Systemkonzept für die Basisstation und den Satelliten entwickelt und
prototypisch umgesetzt werden. Das Hauptaugenmerk der Projektarbeit wird auf der Systemund Softwarearchitektur sowie auf der für die Kommunikation notwendigen digitalen
Nachrichtentechnik liegen.
Die für den Übertragungskanal notwendige Funk- und Nachrichtentechnik steht nicht im Fokus
dieser Projektarbeit, kann aber bei entsprechender Neigung ebenfalls bearbeitet werden.
2. Inhalt
Als Grundlage für die Entwicklung einer Bodenstation für den Betrieb eines Pico-Satelliten soll
in einer Vorstudie ein grundsätzliches Konzept auf der Basis von bereits existierenden PicoSatelliten-Systemen erstellt werden.
Besonderes Augenmerk soll auf die Kommunikation des Satelliten mit der Basisstation gelegt
werden.
Ein Beispiel für das Layout einer CubeSat-Bodenstation zeigt Abbildung 1 für den
hawaiianischen CubeSat Hookiai.
Abbildung 1: Layout der Bodenstation des Hookiai-CubeSat, University of Hawaii
3. Technische Requirements
Bei diesem Projekt sollen die folgenden technischen Requirements aufgegriffen werden:
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Up-/Downlink-Fähigkeit
Übertragungsprotokolle (TCP/IP)
Tracking des Satelliten
Uploadfähigkeit von Software
Übertragungsfrequenz (Amateurfunkbereich)
Doppler-Effekt-Kompensation
Erforderliche Sendeleistung
3.1 Software-Requirements
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Die Betriebssoftware soll mit der Tracking-Software für CubeSats, NOVA, kompatibel
sein
Alternativ ist eine eigene Implementierung (z. B. auf Basis von frei verfügbaren
Software-Komponenten denkbar)
NOVA basiert auf der Keplerschen Orbitalmechanik und bietet eine grafische
Benutzeroberfläche zum Tracking, analog der Darstellung in den großen
Raumfahrtkontrollzentren.
NOVA enthält u.a. bereits ein Tool zur Berechnung der Dopplerverschiebung des
Antennensignals.
3.2 Hardware-Requirements
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Die Antennen (Satellit/Bodenstation) sollen einfach, robust und leistungsstark genug
sein, um auch größere Datenmengen (z. B. Fotos und Auswertungsdaten) übertragen
zu können
COTS-Transceiver und Demodulator
Low Noise Amplifier
Terminal Node Controller
Rotator zur Nachführung der Bodenantenne
4. Layout
Den grundsätzlichen Aufbau einer Bodenstation für CubeSats zeigt Abbildung 2 für den IONCubeSat der University of Illinois.
Abbildung 2: Aufbau der Bodenstation des ION-CubeSats, University of Illinois
5. Quellen
Weitere Details zum Layout einer CubeSat-Bodenstation sind dem Dokument „cubesatmobile-ground-station-layout.pdf“ im Anhang zu entnehmen.
6. Voraussetzungen/Prerequisites:
Kenntnisse Technische Informatik, Bus-Systeme und Microcontroller, HF-Technik wären
wünschenswert.
Kenntnisse Satellitentechnik und/oder Grundlagen der Raumfahrt wären wünschenswert, sind
aber nicht zwingend erforderlich.
12.07.2011
Prof. Dr.-Ing. Schöler
Prof. Dr.-Ing. Baeten